بررسي عددي تاثير تغيير تخلخل ناشي از انتقال حرارت و احتراق بر عملكرد يك مشعل متخلخل

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش به بررسي عددي تاثير تغيير تخلخل ناشي از گراديان دما در يك مشعل متخلخل دو لايه با استفاده از نرم افزار انسيس فلوئنت پرداخته شده است. بدين منظور از سه فوم سراميكي سيليكون كاربيد، آلومينا و زيركونيا براي ناحيه‌ي احتراق با تخلخل‌هاي اوليه‌ي 0/5 تا 0/9 و دو فوم فلزي مس و استنلس استيل با تخلخل‌هاي اوليه‌ي 0/5 تا 0/8 استفاده شده است. اطلاعات مشعل‌ها از نتايج تجربي دارست و تريميس در دانشگاه ارلانگن-نورنبرگ استخراج شده است. مشعل‌ها به صورت دو بعدي تقارن محوري و در حالت پايا بررسي شده است. مكانيزم سن‌ديئگو براي شبيه‌سازي احتراق به كار برده شده است. ماتريس جامد به كار رفته در مشعل خنثي است. عدد رينولدز حفره در بازه‌ي 100 تا 350، عدد رينولدز دارسي در بازه‌ي 100 تا 300 و عدد رينولدز هيدروليكي در بازه‌ي 100 تا 250 تغيير مي‌كند بنابراين جريان در داخل و خارج از محيط متخلخل آرام مي‌باشد. از مدل عدم تعادل حرارتي براي حل دو معادله‌ي انرژي به صورت مجزا استفاده شده است. توزيع دما بر روي محور مركزي مشعل با نتايج آزمايشگاهي و شبيه‌سازي عددي پژوهشگران مقايسه شده است و نشان مي‌دهد كه نتايج پژوهش حاضر تطابق خوبي با كار ساير محققين دارد. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داده است كه تغيير تخلخل به ضريب انبساط حرارتي وابسته است، همچنين تخلخل اوليه در شدت تغيير تخلخل موثر است به گونه‌اي كه عدم در نظر گرفتن تغيير تخلخل براي فوم زيركونيا با تخلخل اوليه‌ي 0/5 حدود 4/7 درصد و براي همين جنس با تخلخل اوليه‌ي 0/9 حدود 0/5 درصد انحراف از مقدار واقعي تخلخل ايجاد مي‌كند. اين مقدار انحراف براي سيليكون كاربيد، آلومينا، مس و استنلس استيل با تخلخل اوليه‌ي 0/5 به ترتيب حدود 2/2، 3/7، 8 و 8/2 درصد و با تخلخل اوليه‌ي 0/9 براي سيليكون كاربيد و آلومينا به ترتيب حدود 0/2 و 0/4 درصد و براي مس و استنلس استيل با تخلخل اوليه‌ي 0/8 به ترتيب حدود 1/7 و 2 درصد انحراف از مقدار واقعي تخلخل ايجاد مي‌كند. افزايش مقدار تخلخل در ناحيه‌ي احتراق، باعث افزايش سرعت مخلوط و حركت جبهه‌ي شعله به سمت پايين دست مي‌گردد. مقايسه‌ي دو حالت شبيه‌سازي با و بدون تغيير تخلخل در هنگام واكنش، نشان مي‌دهد سرعت با در نظر گرفتن تغيير تخلخل تفاوت محسوسي با سرعت بدون در نظر گرفتن تغيير تخلخل ندارد اما افت فشار با در نظر گرفتن تغيير تخلخل همواره بيشتر يا مساوي افت فشار بدون در نظر گرفتن تغيير تخلخل است. بيشترين مقدار انحراف افت فشار در تخلخل اوليه‌ي 0/5 رخ داده است كه براي فوم‌هاي سراميكي 18/3 درصد بوده است و مربوط به زيركونيا مي‌باشد و در فوم‌هاي فلزي 4/8 درصد بوده است كه مربوط به مس مي‌باشد.

226703

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان